專利名稱：高架式五軸聯(lián)動機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高架式五軸聯(lián)動機(jī)床。
背景技術(shù)：
大型薄壁回轉(zhuǎn)體類零件的機(jī)械加工質(zhì)量較低，尤其是對直徑3m，壁厚10mm的大型薄壁回轉(zhuǎn)體零件，并且內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，對其表面進(jìn)行加工和對矩形網(wǎng)格形狀進(jìn)行高速車銑加工更是困難。目前，對矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的加工，通常采用滾壓方法加工，但是加工精度低，工序復(fù)雜，制造成本較高。因此，需要研制一次性裝卡的車削、銑削和復(fù)合車銑的精密高效加工機(jī)床，解決內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體零件的高速車銑加工問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有大型薄壁回轉(zhuǎn)體零件加工存在的技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、高效精密的高架式五軸聯(lián)動機(jī)床，解決內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體的高速車銑加工問題。
本實(shí)用新型包括回轉(zhuǎn)工作臺、工作臺底座、床身立柱、X軸雙橫梁、雙擺動復(fù)合車銑電主軸、Y軸滑鞍部件，Z軸滑枕部件和電氣控制系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)置在工作臺底座上，并通過安裝在工作臺底座側(cè)面的直流調(diào)速電機(jī)和齒輪變速箱驅(qū)動，X軸雙橫梁通過滾動導(dǎo)軌設(shè)置在支承梁上，支承梁固定在床身立柱上，Y軸滑鞍通過滾動導(dǎo)軌設(shè)置在X軸雙橫梁上，Z軸滑枕通過滾動導(dǎo)軌設(shè)置在Y軸滑鞍上，雙擺動復(fù)合車銑電主軸固定在Z軸滑枕的下端，排式刀庫設(shè)置在床身立柱的側(cè)面；X軸雙橫梁是由X軸主橫梁和X軸副橫梁通過螺栓固定連接，通過X軸滾動導(dǎo)軌設(shè)置在支承梁上，X軸伺服電機(jī)固定在支承梁上的左端，并通過聯(lián)軸器與X軸滾動絲杠連接。其滾動絲杠設(shè)置在前后支座上，絲杠螺母通過螺釘與X軸雙橫梁固定連接；Y軸滑鞍由Y軸主滑鞍和Y軸副滑鞍構(gòu)成，通過螺栓固定連接，并通過Y軸滾動導(dǎo)軌設(shè)置在X軸雙橫梁上，其側(cè)面設(shè)置有Y軸側(cè)導(dǎo)軌，Y軸伺服電機(jī)通過后支承座固定在X軸主橫梁上，并通過聯(lián)軸器與Y軸滾動絲杠連接，絲杠螺母與Y軸主滑鞍固定連接，Y軸滑鞍上設(shè)置有電液變流鎖緊裝置；Z軸滑枕通過Z軸滾動導(dǎo)軌設(shè)置在Y軸滑鞍上，Z軸伺服電機(jī)固定在Z軸滑枕的上端，并通過聯(lián)軸器與Z軸滾動絲杠連接，絲杠螺母固定在Y軸滑鞍上，雙擺動復(fù)合車銑電主軸固定在Z軸滑枕的下端；機(jī)床控制系統(tǒng)的CNC控制系統(tǒng)通過數(shù)字伺服總線與MDCU電源模塊相互連接，MDCU電源模塊與數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接，數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過電源控制線分別與各伺服電機(jī)連接，各伺服電機(jī)的控制信號通過反饋線分別反饋到數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)，CNC控制系統(tǒng)由通訊口與計(jì)算機(jī)、軟區(qū)和打印機(jī)連接，通過光纖分別與機(jī)床面板、輸入模塊和輸出模塊連接，通過視頻輸出口與顯示器連接。
由于采用上述結(jié)構(gòu)方案，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、操作方便，加工成本低等優(yōu)點(diǎn)，解決了內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體零件的高速車銑加工問題，能保證加工精度的要求。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的側(cè)示圖；圖3是本實(shí)用新型的俯示圖；圖4為圖3的A-A剖示圖；圖5為本實(shí)用新型電氣控制原理示意圖；圖中1工作臺底座、2回轉(zhuǎn)工作臺、3工件、4Z軸滑枕、5Z軸伺服電機(jī)、6雙擺動復(fù)合車銑電主軸、7圓柱銑刀、8X軸伺服電機(jī)、9后支座、10X軸滾動絲杠、11排式刀庫、12X軸主橫梁、13Y軸主滑鞍、14Y軸付滑鞍、15X軸副橫梁、16前支座、17床身立柱、18聯(lián)接螺栓、19后支承座、20Y軸伺服電機(jī)、21齒輪變速箱、22直流調(diào)速電機(jī)、23Y軸滾動導(dǎo)軌、24支承梁、25Z軸滾動導(dǎo)軌、26Z軸雙滾動導(dǎo)軌、27Y軸滾動絲杠、28前支承座、29X軸滾動導(dǎo)軌、30Y軸側(cè)導(dǎo)軌、31電液變流鎖緊裝置、32CNC控制系統(tǒng)、33MDCU電源模塊、34數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)、35伺服電機(jī)、36顯示器、37輸入模塊、38輸出模塊、39機(jī)床電板、40通訊口。
具體實(shí)施方式
如圖所示，結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案和工作過程。
如圖1所示，一種高架式五軸聯(lián)動機(jī)床，該機(jī)包括工作臺底座1、回轉(zhuǎn)工作臺2、X軸雙橫梁、雙擺動復(fù)合車銑電主軸6、Y軸滑鞍部件、Z軸滑枕部件和電氣控制系統(tǒng)。回轉(zhuǎn)工作臺2設(shè)置在工作臺底座1上，通過直流調(diào)速電機(jī)22和齒輪變速箱21驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速為0.4～40轉(zhuǎn)/分。X軸雙橫梁由X軸主橫梁12和X軸副橫梁15通過聯(lián)接螺栓固定連接，并通過兩對X軸滾動導(dǎo)軌29分別設(shè)置在2個支承梁24上，支承梁24分別固定在2個床身立柱17上，其每個床身立柱17各有3個立柱，2個X軸伺服電機(jī)8分別固定在支承梁24的左端，并通過聯(lián)軸器與X軸滾動絲杠10連接，絲杠螺母通過螺釘與X軸雙橫梁連接固定，通過雙驅(qū)動實(shí)現(xiàn)X軸方向的運(yùn)動。Y軸滑鞍由Y軸主滑鞍13和Y軸副滑鞍14組成，通過螺栓固定連接，并通過Y軸滾動導(dǎo)軌23設(shè)置在X軸雙橫梁上，Y軸滑鞍由固定在X軸主橫梁12和X軸副橫梁15上的Y軸側(cè)導(dǎo)軌30支承，Y軸伺服電機(jī)20通過后支承座19固定在X軸主橫梁12上，并通過聯(lián)軸器與Y軸滾動絲杠27連接，絲杠螺母固定在Y軸主滑鞍13上，Y軸滑鞍上設(shè)置有電液變流鎖緊裝置31，當(dāng)Y軸滑鞍不移動時起鎖緊作用，提高切削系統(tǒng)剛度，鎖緊力可以隨切削振動大小來調(diào)整，既改變電流強(qiáng)度來改變鎖緊力。Z軸滑枕4通過Z軸滾動導(dǎo)軌25和前側(cè)Z軸雙滾動導(dǎo)軌26設(shè)置在Y軸滑鞍上，Z軸伺服電機(jī)5固定在Z軸滑枕4上，并通過聯(lián)軸器與Z軸滾動絲杠連接，絲杠螺母固定在Y軸滑鞍上，雙擺動復(fù)合車銑電主軸6固定在Z軸滑枕4的下端，通過2個力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)B方向在190度范圍內(nèi)擺動，圓柱銑刀7通過安裝在雙擺動復(fù)合車銑電主軸6內(nèi)部的液壓鎖緊鼠牙盤鎖緊固定，最高轉(zhuǎn)速為18000轉(zhuǎn)/分。CNC控制系統(tǒng)采用法國NUM1050，伺服驅(qū)動為MDLU全數(shù)字式，具有精度高，運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。機(jī)床面板39、輸入模塊37及輸出模塊38與CNC控制系統(tǒng)32之間通過光纖進(jìn)行連接，大大簡化了連接線路，并提高了機(jī)床的維護(hù)性，而數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)34及其電源模塊33與CNC控制系統(tǒng)32之間通過數(shù)據(jù)伺服總線連接，其位置環(huán)反饋不是直接接到CNC控制系統(tǒng)32，而是通過數(shù)字伺服總線接到CNC控制系統(tǒng)32，減少了很多不必要的連線。另外通過COM1通訊口40可進(jìn)行PLC編程，及機(jī)床參數(shù)的修改和零件程序編程等的傳輸，亦可在線調(diào)試。輸出模塊38用來控制加工中心的各種電機(jī)、電磁閥以及刀庫的邏輯和輸出狀態(tài)等。而輸入模塊37則用來檢測機(jī)床的各種信號，如刀庫的刀位信號、卡緊信號等、各個伺服軸的回零信號、超程限位信號等及各種按鈕信號，將機(jī)床的邏輯控制組合在一起，同時對各個伺服輔助性質(zhì)進(jìn)行邏輯控制及編程。伺服驅(qū)動的邏輯控制最后通過數(shù)據(jù)伺服總線匯集到CNC控制系統(tǒng)32，再通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行PLC編程。X、Y、Z軸為直線運(yùn)動，B軸為擺動，C1軸和C2軸為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。其工作過程是機(jī)床啟動，X、Y、Z、B四個方向的運(yùn)動部件移至機(jī)床零點(diǎn)，啟動預(yù)先編的加工程序，機(jī)床各部件將按自動的指令運(yùn)動，對工件3進(jìn)行加工。當(dāng)加工空間曲面時，X、Y、Z可以聯(lián)動，完成對空間曲面的銑削加工；當(dāng)加工復(fù)雜的空間曲面時，X、Y、Z、B和C1五軸或X、Y、Z、B和C2五軸聯(lián)動，完成對復(fù)雜空間曲面的銑削加工；當(dāng)高速車銑回轉(zhuǎn)體內(nèi)表面矩形網(wǎng)格時，圓柱立銑刀7垂直于矩形網(wǎng)格，利用X、Y、Z和C1的四軸聯(lián)動或X、Y、Z和C2的四軸聯(lián)動來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)車削內(nèi)孔、外圓和上平面時，車刀安裝在雙擺動復(fù)合車銑電主軸6上，電主軸由鼠牙盤鎖緊，車刀的空間位置由兩個力矩電機(jī)相應(yīng)的轉(zhuǎn)動來保證，工件3隨回轉(zhuǎn)工作臺2一起轉(zhuǎn)動。加工完畢后，各軸退回到零點(diǎn)位置，刀具和回轉(zhuǎn)工作臺2停止轉(zhuǎn)動，等待下一個工件的加工。
權(quán)利要求1.高架式五軸聯(lián)動機(jī)床，其特征是，回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)置在工作臺底座上，并通過安裝在工作臺底座側(cè)面的直流調(diào)速電機(jī)和齒輪變速箱驅(qū)動，X軸雙橫梁通過滾動導(dǎo)軌設(shè)置在支承梁上，支承梁固定在床身立柱上，Y軸滑鞍通過滾動導(dǎo)軌設(shè)置在X軸雙橫梁上，Z軸滑枕通過滾動導(dǎo)軌設(shè)置在Y軸滑鞍上，雙擺動復(fù)合車銑電主軸固定在Z軸滑枕的下端，排式刀庫設(shè)置在床身立柱的側(cè)面。
2.如權(quán)利要求1所述的高架式五軸聯(lián)動機(jī)床，其特征是所述X軸雙橫梁由X軸主橫梁通過螺栓與X軸副橫梁固定連接，通過X軸滾動導(dǎo)軌設(shè)置在支承梁上，X軸伺服電機(jī)固定在支承梁上的左端，并通過聯(lián)軸器與X軸滾動絲杠連接，X軸滾動絲杠設(shè)置在前后支座上，絲杠螺母通過螺釘與X軸雙橫梁固定連接。
3.如權(quán)利要求1所述的高架式五軸聯(lián)動機(jī)床，其特征是所述Y軸滑鞍由Y軸主滑鞍和Y軸副滑鞍構(gòu)成，通過螺栓固定連接，并通過Y軸滾動導(dǎo)軌設(shè)置在X軸雙橫梁上，其側(cè)面設(shè)置有Y軸側(cè)導(dǎo)軌，Y軸伺服電機(jī)通過后支承座固定在X軸主橫梁上，并通過聯(lián)軸器與Y軸滾動絲杠連接，絲杠螺母與Y軸主滑鞍固定連接，Y軸滑鞍上設(shè)置有電液變流鎖緊裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的高架式五軸聯(lián)動機(jī)床，其特征是所述Z軸滑枕通過Z軸滾動導(dǎo)軌設(shè)置在Y軸滑鞍上，Z軸伺服電機(jī)固定在Z軸滑枕的上端，并通過聯(lián)軸器與Z軸滾動絲杠連接，絲杠螺母固定在Y軸滑鞍上。
5.如權(quán)利要求1所述的高架式五軸聯(lián)動機(jī)床，其特征是所述CNC控制系統(tǒng)通過數(shù)字伺服總線與MDCU電源模塊相互連接，MDCU電源模塊與數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接，數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過電源控制線分別與各伺服電機(jī)連接，各伺服電機(jī)的控制信號通過反饋線分別反饋到數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)，CNC控制系統(tǒng)通過通訊口與計(jì)算機(jī)、軟區(qū)和打印機(jī)連接，通過光纖分別與機(jī)床面板、輸入模塊和輸出模塊連接，通過視頻輸出口與顯示器連接。
專利摘要高架式五軸聯(lián)動機(jī)床，該機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)置在工作臺底座上，并通過安裝在工作臺底座側(cè)面的直流調(diào)速電機(jī)和齒輪變速箱驅(qū)動，X軸雙橫梁通過滾動導(dǎo)軌設(shè)置在支承梁上，支承梁固定在床身立柱上，Y軸滑鞍通過滾動導(dǎo)軌設(shè)置在X軸雙橫梁上，Z軸滑枕通過滾動導(dǎo)軌設(shè)置在Y軸滑鞍上，雙擺動復(fù)合車銑電主軸固定在Z軸滑枕的下端，排式刀庫設(shè)置在床身立柱的側(cè)面，X、Y、Z軸為直線運(yùn)動，B軸為擺動，C1和C2軸為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，按照加工程序，通過五軸聯(lián)動可以加工復(fù)雜空間曲面、內(nèi)表面的矩形網(wǎng)格、車銑、鉆孔和改絲等，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、操作方便，加工成本低等優(yōu)點(diǎn)，解決了內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體零件的高速車銑加工問題。
文檔編號B23P23/00GK2686795SQ20042003098
公開日2005年3月23日 申請日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者賈春德, 張志軍, 孫建業(yè), 李舒平, 梁媛 申請人:沈陽工業(yè)學(xué)院